Kariera astronauty 29 czerwca 1965 – zakwalifikował się do czwartej grupy astronautów NASA (NASA 4). W jej skład weszło sześciu naukowców. 1966 – ukończył w bazie Williams (Williams Air Force Base) w Arizonie szkolenie lotnicze na samolocie T-38, uzyskując status pilota samolotów odrzutowych. W sumie jako pilot wylatał ponad 4000 godzin, z czego 2200 na samolotach z napędem odrzutowym. Listopad 1969 – podczas lotu statku kosmicznego Apollo 12 wchodził w skład naziemnej załogi wspierającej oraz był jednym z operatorów łączności (CapCom) w centrum kontroli lotów w Houston. Był pierwszym astronautą-naukowcem, któremu powierzono jakiekolwiek zadanie w ramach realizowanej misji kosmicznej. Następnie uczestniczył w konstruowaniu i testowaniu szeregu elementów stacji kosmicznej Skylab. Został też wyznaczony do załogi podstawowej trzeciej wyprawy na tę stację. Pierwotnie lot miał trwać 56 dni, ale ostatecznie został wydłużony do 84. 16 listopada 1973 – 8 lutego 1974 – uczestniczył w misji kosmicznej Skylab 4. Grudzień 1974 – zrezygnował z pracy w NASA. Marzec 1977 – powrócił do NASA. W Biurze Astronautów w Johnson Space Center był szefem ds.